[发明专利]一种纳米相变蓄放热材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种纳米相变蓄放热材料及其制备方法，属于相变材料技术领域。本发明提供的纳米相变蓄放热材料，包括石蜡、高密度聚乙烯和膨胀石墨；所述石蜡、高密度聚乙烯和膨胀石墨的质量比为9：1：(0.1～0.7)。本发明提供的纳米相变蓄放热材料中，石蜡是一种优良的储热介质，但熔融的液体石蜡容易造成泄漏，阻碍了储热装置的稳定性，为了减少泄漏，采用高密度聚乙烯作为包装载体，降低了纳米相变蓄放热材料的渗漏率；膨胀石墨具有膨胀的疏松结构，作为导热填料提供了有效的热网络并增强了石蜡的吸附；本发明提供的材料的热导率中等、渗漏率低且对温度响应速度提高25.9％，经过超过100次的热循环测试展现出良好的热稳定性。

技术领域

本发明涉及相变材料技术领域，具体涉及一种纳米相变蓄放热材料及其制备方法。

背景技术

太阳能干燥农产品技术是以太阳能为热源，将新鲜农产品干制成为脱水产品的一种技术，具有节能、节本、环保特点和效能，是农产品干燥的理想方式之一。温室作为农业生产中的重要设施，温室反季节性、反地域性的功能特点使其为园艺作物冬季栽培提供了一个适宜的小气候环境。太阳能干燥农产品技术以及温室园艺作物冬季栽培的供热方式主要有热水加热、热风加热、蒸汽加热、电加热、辐射加热、燃料燃烧加热以及太阳能蓄热供热等形式。其中，太阳能蓄热供热是一种利用太阳能集热器收集太阳辐射并转化为热能蓄热供热的技术。但是，由于太阳能并非稳定供应，为供应阴雨(雪)天、夜间时之负载需求，需由储热材料储存热能，稳定供应负载热能，将白天太阳能集热的热量进行存储，在需热设施中将热量放出，这就要求储热材料具有蓄热快且放热慢的特点。

相变材料(PCM)可通过固液相变过程实现热能的存储和释放，已广泛用于热管理系统中。目前，有机类相变材料(如石蜡、棕榈酸和聚乙二醇等)由于潜热密度高，无污染以及可回收利用的优势，人们进行了广泛的研究。但是，有机PCM具有导热系数低和容易泄漏的缺点，这大大影响了有机PCM热量的存储和释放。

为了解决导热系数低的问题，采用的办法通常是在PCM中添加导热填料。常用的导热填料包括金属及其氧化物(如铝铁铜类)，碳基材料(如碳纳米管、石墨烯、泡沫碳等)以及其他一些材料(二氧化硅、氮化硼等)。为了减少有机PCM在熔融状态下的流失，经常需要添加封装材料来固定有机PCM，其中包括微胶囊化包封技术，多孔材料吸附以及静电纺丝技术等被研究使用。例如，“石蜡/高密度聚乙烯/膨胀石墨导热增强型复合相变材料热导率的影响因素”(高分子材料科学与工程，第31卷第5期，2015年，第83-86页)公开了石蜡/高密度聚乙烯/膨胀石墨导热增强型复合相变材料，其PMC2和PMC3的热导率为0.617W/(m·K)和0.883W/(m·K)；“HDPE/EG/石蜡导热定形相变材料的制备及性能”(材料工程，第43卷第4期，2015年，第42-46页)公开了当石蜡含量为70％，EG含量为3％、5％和7％时，PCM的热导率为0.548～0.815W/(m·K)。然而上述石蜡/高密度聚乙烯/膨胀石墨复合材料的潜热损失大，导致其不能同时兼具蓄热速度快且放热速度慢的性能。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于提供一种纳米相变蓄放热材料及其制备方法，本发明提供的纳米相变蓄放热材料热导率中等、渗漏率低，对温度响应速度提高25.9％，潜热损失小，经过超过100次的热循环(0-70℃)测试展现出良好的热稳定性。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了纳米相变蓄放热材料，包括石蜡、高密度聚乙烯和膨胀石墨；

所述石蜡、高密度聚乙烯和膨胀石墨的质量比为9：1：(0.1～0.7)。

本发明提供了上述技术方案所述纳米相变蓄放热材料的制备方法，包括以下步骤：

将石蜡熔化，得到熔融石蜡；

将所述熔融石蜡和高密度聚乙烯粉第一混合，得到粘稠状石蜡/高密度聚乙烯；